Kimura(木村? 吉姆拉? )曾經提出neutral theory of evolution這個理論.
他的論點是這樣的: 由於資源有限, 每一代的個體數目有限, 因此gene
pool中總有些allele會隨機地在下一代變多或變少甚或消失. 一個allele
一旦消失, 它就永遠地消失了. 因此, 如果不考慮mutation, 最終的結果
就是只剩下一個allele, 至於剩下哪一個allele是由機率決定的. 這就是
吉姆拉的neutral theory.
吉姆拉的理論告訴我們一件事: 一個allele會不會在將來dominate有很大
一部份是機率在決定的. 也就是說: 如果我們觀察gene frequency逐代的
變化, 我們的觀察結果有很大的成份是具有不確定性的. 最糟糕的狀況
就是某某allele可能在第一代只有一個人有, 結果那個人有一天走在路
上被跳樓的搖頭族壓死. 我們是外星人, 把地球看成培養皿, 把人類看成
酵母菌, 我們做出的結論難道是被壓死的allele比較沒有fitness嗎?
一個diploid population, 若有N個個體, 則一共有2N個alleles, 假設其一是
A, 剩下的都是B, 則A有1/2N的機率會在最終dominate. 這是整個系統的
模糊性. A和B的fitness如果差異太小, 不論最終是誰勝誰負, 都難以判定
這是selection使然還是機率使然. 是故:
[The Uncertainty Principle of Genetics]
Uncertainty of differential fitness X Generations observed
>= A certain number.
這個式子我抓得到意思但是自己推導不出來. A certain number事實上就是
1/2N, 但我不知道為什麼.
測不準原理是一把兩刃的刀:
1) 一個allele不用太好就可能dominate.
2) 一個allele必須夠好才能被positively select. (否則, noise蓋過它的聲音.)
有人認為這個測不準原理直接影響了我們對no-phenotype knock-out的判讀.
許多人用gene redundancy來解釋這個問題, 但有證據顯示多達1/3的yeast gene
knock-out是no-phenotype, 因此我們不能滿足於這個解釋. 測不準原理極可能
可以解釋no-phenotype knock-out的現象. 許多基因被保存下來很可能只是因
為它有極微小的differential fitness (這就是它那不能用生化實驗所發現的
function), 因此觀察少數幾個世代的結果是沒有用的. 也的確有人做過實驗,
許多no-phenotype yeast knock out要觀察一兩百代後才能發現它們的確會影響
survival.
如果物理學家的測不準原理使得物理學家必須建造昂貴的離子加速器, 現在,
同樣的事情也可能發生在遺傳學家身上.
參考資料
Nat Genet 24, 355.
PNAS 95, 253.
Trends in Genetics 16, 475.
(陳俊仁, 12/22)
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